道路桥梁工程论文范文

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第二，平整度因路床碾压不充分而不达标。因路床不实，从而使得路面在建筑施工中的稳定性、牢固性得不到保障。路面在经历过雨水和积水的浸泡和软化后，会使得路面的稳定性降低，使得道路的非均匀性下降，从而使得整个路面平整度降低。

第三，道路桥梁的排水管道有问题：（1）管道建造所使用的材料比较差，并且在使用的过程中经过了较为频繁的碾压，出现了一定的裂缝和混凝土较为松散的情况，并且有些是因为检查井的设计以及建设不太符合规定，质量较差，使得相应的井壁与路面的连接的部位容易产生一定的渗漏；（2）相关的设施设计不尽合理，影响了路面的平整程度，排水管道、雨水井的设计不合理，使得路面并不平整。

第四，混凝土裂缝对路桥建设的影响较大。混凝土出现裂缝是路桥建设的过程中较为常见的技术性问题。混凝土裂缝中较大的危害在于：混凝土的裂缝能够直接将混凝土结构的整体强度削弱，使得对于重量的承载强度降低。在外界的因素影响下，持续的外在作用会使桥梁的裂缝不断扩张、持续增大。裂缝的出现会使得桥梁的正常使用受到一定的限制，更有甚者使得建筑工程在使用过程中发生一定的安全事故。造成此种问题的，并且影响桥梁美观的主要原因在于混凝土的原材料的使用方面并不设定较为严格的把关标准，进而因施工水平的不到位造成了裂缝的出现。

2道路桥梁工程施工过程中的通病

2.1道路桥梁接缝问题的解决方案

要处理这类接缝问题，需要利用切割机在新料摊铺之前将塌陷的路面清理掉，特别要注意确保切线平整和侧壁垂直。清扫完碎料之后，进行沥青层的涂刷，然后进行新材料的作业，按照较为严格的技术标准对于接缝部位进行处理，尤其是松铺系数的相关的适应程度。碾压纵向的接缝之间，应该要注意到先旧后新的处理方式，特别要保证接缝处的碾压充分，应该使得平衡度和紧密度都达到需要的要求。

2.2路床碾压问题的解决方案

处理路床的碾压问题，应该做好以下的实际工作：（1）认真执行路床设计规格，平衡路床的标高和横坡，确保建造的路基的平整度能够达到路床的要求的标准；（2）密切关注路床施工中的排水、截水、防水相关工作，防止因为挖填土方时导致的积水现象，从而确保因为不同的施工层伴随施工展开，从而大量排除一定的排水量；（3）针对路床相关的解构的密实性进行性能的检查，严格控制路床的压实的程度，并且在充分了解路床的最佳的含水量后进行充分且有效的碾压。在压实土碾压过程中，需要遵循着由高到低、由较慢到较快、由轻到重的原则，从而有效地确保路床碾压密实程度和平整程度。

2.3排水管道渗水问题的解决方案

要处理这类问题，需要对应做以下工作：（1）排水管道必须使用符合工程技术要求的管材，最好附带有关部门的质量监督检查证书，此外还需要进行安装前的逐一检查，对管材相关的问题以及修复做到相关性的指标的投入和确定，在确定一些管道没有修复的价值之后，应本着保证工程质量的态度终止使用；（2）认真选择接口填料，遵循相关的配比确定相应的混合成分，需要针对性选择较为合适的施工技术，并且在整体的施工过程中，尽量选择接口缝内部较为干净的，如果接口填料是水泥之类的物质，这时候需要将接口预先进行湿润，如若接口部位属于较为油性的，则需要将干燥之后的部位再进行冷底子油的涂抹，然后规范认真地遵守施工的流程完成作业；（3）确定并且不断检查砌筑的砂浆饱满且无勾缝遗漏，在进行相关的抹面以及养护的时候，如若工程期间有着一定的地下水，需要在砌筑的地方以及勾缝之间进行相应的完成工作；（4）如若管道的表面，需要进行检查井的相互连接，并且在其连接之处涂刷一层较为均匀的水泥原浆，且在座浆之后及时做好内外的抹面工作，严防排水管道发生渗漏。

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2道路桥梁工程中软土地基的施工处理措施分析

2.1道路桥梁工程软土地基施工处理前的准备工作。

道路桥梁工程软土地基处理前的准备工作主要包括以下几个方面：

2.1.1现场勘查。

软土地基的现场勘查工作主要包括：首先，现场的测绘调查，分析软土地基分布区域的地貌、地形等，同时分析软土地层的成因、范围、深度以及性质等；其次，选择科学的勘查点以及勘查手段，常用的勘查手段包括原位测试法、钻探式勘查法、室内土工试验法等；再者，软土地基评价，当获得了软土地基施工现场的相干参数之后，对各种数据进行分析和计算，获得软土地基的沉降性、均匀性、灵敏度以及承载能力等。

2.1.2选择合适的施工处理方案。

根据现场勘查获得的相关数据资料，对比各种软土地基处理方法之间的优劣性，选择合适的施工处理方案，可以是某种施工处理方法，也可以是多种软土地基处理方法的组合，同时还应该评估施工技术、机械、环节、工期以及材料工程等各种印象因素，综合各种因素选择科学的施工方案。

2.2道路桥梁工程中软土地基的施工处理措施。

目前，道路桥梁工程中软土地基的施工处理措施主要包括以下方面：

2.2.1灌浆处理技术。

灌浆处理技术是通过利用电化学原理、高压旋喷法、粉喷法等将能够改善软土地基性质的浆液注入到地基裂缝中，灌浆浆液可以是水泥砂浆、水泥浆，还可以是化学材料，例如硅酸盐等，灌浆处理技术能够有效的改善软土地基的性质。粉喷桩处理技术是最常用的灌浆处理技术，该种灌浆处理技术的应用优势在于施工机械简单，操作方便，加固效果好等，在采用粉喷桩处理技术时，应该严格的控制钻机的位置，保证钻机按照既定的设计要求进行就位，桩的孔位置必须和设计图纸的位置完全吻合，垂直方向的偏差不能超过1.5%，通常不超过50mm，严格的控制水泥喷入量、停粉时间以及喷粉时间，以此保证粉喷桩的长度和质量，同时还应该做好施工日志，全面、详细的记录水量、孔深、孔位等信息。

2.2.2强夯处理技术。

强夯处理技术是目前使用最广泛的软土地基处理技术之一，也称之为动力固结法，该种软土地基处理技术的工作原理表现为：将具有一定重量的重锤提升至一定的高度，然后由重锤自由降落，通过重锤的重力作用对地面产生巨大的冲击，以此起到加固地基的作用。强夯处理技术具有施工周期短、费用低、设备简单等应用优势，该种软土地基处理技术适用于低饱和粘土、杂填土、黄土、粉土、沙土、素填土等软土地基，但是不适用于饱和度相对较高的软土地基。因此，道路桥梁施工队伍在采用强夯施工处理措施时，应该充分的考虑施工现场的地质构造。

2.2.3排水固结处理技术。

排水固结处理技术是最常见的软土地基处理技术之一，主要包括袋装沙井法、沙井法、砂垫层法等：砂垫层法指的是在软土地基的顶层铺设足够量的砂石，通过填土荷载将软土地基中多余的水分排出，该种排水固结处理技术能够实现排水固结和路基填筑的同步进行，达到在填筑过程中保证路基排水效果的目的，同时又不会承受过大的荷载被破坏；沙井加固处理技术指的是在采用钻探器械在软土地基上进行钻孔施工，然后选取足量的砂石灌入，吸收软土地基中的水分，以此实现排水固结的效果；袋装沙井加固处理技术指的是选取足量的满足施工要求的砂，将其装入到透水性良好的编织袋中，然后用专用的机械设备将沙袋打入到软土地基中，该种排水固结处理技术具有节省材料、费用低、施工效率高等优点，致使其在道路桥梁工程的软土地基施工中得到广泛的应用。

2.2.4换填加固处理技术。

换填加固处理技术指的是根据勘察所获得的数据，选用强度高、稳定性好的石灰、砂石等置换原来的软弱土质，以此改良原有地基或者形成双层地基，达到加固地基、控制地基沉降等效果。在采用换填加固处理技术时应该注意以下几个方面：其一，根据道路桥梁工程的具体状况选择符合相关设计要求的换填材料；其二，在进行置换的过程中，应该进行分层换填、加固和压实，通常采用机械碾压进行处理，保证地基的压实度满足相关的施工要求，；其三，精确的计算换填的深度以及面积，保证换填施工能够顺利的进行。

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作者：蒋丹 林景玉 单位：长春市市政工程设计研究院

顶进法悬拼法架设工程质量通病及控制措施

箱涵顶迸事故（1）现象：顶进中发现被顶构件不前进，而后背压缩或纵向顶时发生构件向上隆起，或向下啃垫木现象，都是后背破坏的征兆。（2）危害：使顶进箱涵失去作业条件。（3）原因分析：①后背未按最大顶力进行核算承载力，发生的顶力超过其承载力，而使后背土体受剪力而破坏。②后背承压面积不足或顶力不垂直，产生偏心荷载，受力不均，使后背上体局部压缩。③后背设置时，土壁不垂直，或安装传力工具时，不与中轴线垂直。（4）预防措施：①按可能出现的最大顶力来进行后背土的强度计算。根据土的承载力及现场条件选择后背类型：桩式后背、钢筋混凝土预制块拼装后背、预制钢构件拼装后背、串联式后背及重力式后背等。②后背安装时，严格按技术操作规程要求去做，对不均匀土体，应挖除，另填砂砾或垫木材。顶进中的质量缺陷（1）现象：箱涵当滑出滑板1/3后，箱涵开始低头，待箱涵重心移出滑板后，低头更为显著，当箱尾脱离滑板前后，箱尾下沉，使箱涵抬头。即箱涵顶进标高上下波动，如波动过大会加大顶进阻力。（2）危害：顶进标高发生波动，会增大顶进的阻力；也易使就位箱涵标高与设计值相差过大。对质量起决定性的环节称质量控制点。严把质量关就是严把质量控制点。每种材料的质量、混凝土的坍落度、填筑土料的含水量、每道工序的质量等都是质量控制点。每道工序完成后，应经监理工程师检查合格签认后，才能进行下一道工序。如果检查不合格，则应返工重做，直到合格，不留质量隐患。（3）原因分析：箱涵在滑板上顶进，滑动至刃脚入土就位开始，箱涵顶进标高，因地基土的软硬，松密及土质不同，再加上滑板在箱涵顶进中，由开裂到完全断裂的变化，而必然发生波动，这是顶进中，作用于箱涵上的各种力变化的结果。必须采取有效措施，减少标高波动。（4）防治方法：①为防止箱涵扎头，可采用将箱涵就位时，前部的地基土，换土夯实，以增强箱涵前端地基的抗力；或及时清理现场，减少箱内堆土；或将箱涵滑板预留0.2%至1%的仰坡，使箱涵抢坡顶进，顶出滑板时，先有一个预留高度；或箱涵前端底板下设“船头坡”，该坡长约1m，坡度5%。②防止箱涵抬头偏差的措施：A.在刃脚处适当超挖，以增加低头力矩。但超挖量不得超过有关规定。B.箱底超挖法：将底刃脚前的挖土平面，降至箱涵底面以下1～2cm，当箱涵行进到开始超挖点附近时，箱涵标高逐渐发生变化。但注意超挖长，不超过箱体重心前端的长度。

公路道路桥梁工程产生裂缝及控制措施

混凝土振捣不密实、不均匀导致荷载裂缝。温度变化也会引起裂缝施工过程中，内外温差太大，从而使表面出现裂缝。预防措施保证混凝土的质量对防止裂缝十分重要。材料在进场之前，要进行试验，不合格的一律不准使用。进场后，还要随机进行抽样试验，发现不合格的必须停用并进行相关妥善处理。合理地安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露。气温骤降时进行表面保温，以免混凝土表面发生急剧的温度变化。通过控制混凝土入模时的温度，分层浇筑以及设计合理的养护措施，确保降低温度应力，避免温度裂缝。严格按施工规范对混凝土进行养护，张拉时混凝士强度应符合规范及设计要求，避免在混凝土强度还没达到规定值时张拉预应力筋。浇筑腹板混凝土时振捣一定要充分，特别是腹板内预应力管道较密集的地方更要做到不漏振、不欠振，保证混凝土浇筑密实。

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1.1 线形设计一般原则 ............................................................................ 错误！未定义书签。

1.2 平面线形要素的组合类型 ................................................................ 错误！未定义书签。

1.3 平面设计方法 .................................................................................... 错误！未定义书签。

1.4 平曲线设计 ........................................................................................ 错误！未定义书签。

1.4.1 平曲线要素计算 ......................................................................... 错误！未定义书签。

1.4.2 逐桩坐标计算 ............................................................................. 错误！未定义书签。

1.5 纵断面设计 ........................................................................................ 错误！未定义书签。

1.5.1 竖曲线设计 ................................................................................. 错误！未定义书签。

1.6 横断面设计 .......................................................................................................................... 1

1.6.1 路基宽度的确定 ........................................................................................................... 1

1.6.2 路堤和路堑边坡坡度的确定 ....................................................................................... 1

1.6.3 超高与加宽 ................................................................................................................... 1

2 路基路面设计 ............................................................................................................................. 2

2.1 一般路基设计 ...................................................................................................................... 2

2.1.1 路基的类型和构造 ....................................................................................................... 2

2.1.2 设计依据 ....................................................................................................................... 2

2.1.3 路基填土与压实 ........................................................................................................... 2

2.2 软基处理 .............................................................................................................................. 3

2.3 路基防护 .............................................................................................................................. 4

2.4 支挡结构设计 ...................................................................................................................... 4

2.5 路面结构设计 ...................................................................................................................... 6

2.5.1. 路面结构组成 ............................................................................................................. 6

2.5.2 路面类型 ....................................................................................................................... 6

2.5.3 沥青路面设计 ............................................................................................................... 7

2.5.4 水泥路面设计 ............................................................................................................... 8

2.5.5 路面比选 ....................................................................................................................... 9

2.6 路基土石方数量计算及调配 ............................................................................................ 10

2.6.1 横断面面积计算 ......................................................................................................... 10

2.6.2 土石方数量计算 ......................................................................................................... 11

2.6.3 路基土石方调配 ......................................................................................................... 11

3 排水设计 ................................................................................................................................... 15

3.1 公路排水设计的内容 ........................................................................................................ 15

3.2 设计依据 ............................................................................................................................ 15

3.3 路基排水设计 .................................................................................................................... 15

3.3.1 地表排水设备的类型 ................................................................................................. 15

3.3.2 边沟设计 ..................................................................................................................... 15

3.3.3 排水沟设计 ................................................................................................................. 16

3.4 路面排水设计 .................................................................................................................... 16

3.4.1 路面表面排水 ............................................................................................................. 16

3.5 涵洞设计 ............................................................................................ 错误！未定义书签。

3.5.1 涵洞分类及各种构造型式涵洞的适用性和优缺点 ................. 错误！未定义书签。

3.5.2 涵洞选用原则 ............................................................................. 错误！未定义书签。

3.5.3 涵洞拟定 ..................................................................................... 错误！未定义书签。 致谢 ............................................................................................................... 错误！未定义书签。

1.6 横断面设计

公路的横断面，是指公路中线上各点的法向切面，它是由横断面设计线和地面线所构成的。其中横断面设计线包括行车道、路肩、分隔带、边沟边坡、截水沟、护坡道以及隔离栅、环境保护等设施。

公路横断面的组成和各部分的尺寸要根据设计交通量、交通组成、设计车速、地形条件等因素。在保证必要的通行能力和交通安全与通畅前提下，尽量做到用地省、投资少，使道路发挥其最大经济效益与社会效益。

道路横断面的布置及几何尺寸应能满通、环境、城市面貌等要求，横断面设计应满足以下一些要求：

（1）设计应符合公路建设的基本原则和现行《公路工程技术标准》规定的具体要求。

（2）设计时应兼顾当地农田基本建设的需要，尽可能与之相配合，不得任意减、并农

田排灌沟渠。

（3）路基穿过耕种地区，为了节约用地，如当地石料方便，可修建石砌边坡。

（4）沿河线的横断面设计，应注意路基不被洪水淹没或冲毁。

1.6.1 路基宽度的确定

路基宽度是指公路路幅顶面的宽度，即两路肩外缘之间的宽度，公路路基宽度为行车到与路肩宽度之和。

根据规范，二级公路采用单幅路形式，行车道宽2×3.5m，硬路肩宽度：2×0.75m，土路肩宽度：2×0.75m。路基宽：7+1.5+1.5=10m，路拱坡度2%。

布置如下图4-1所示： 土

路

肩硬路肩行车道行车道硬路肩土路肩

图4-1 路基设计简图

1.6.2 路堤和路堑边坡坡度的确定

由《公路路基设计规范》，结合实际的工程地质条件综合考虑：路堤边坡坡度取为1：

1.5～1：1.75；路堑边坡取为1：0.5～1：0.75。

1.6.3 超高与加宽

2 路基路面设计

公路路基是路面的基础，它是按照路线位置和一定技术要求修筑的带状构造物，承受由路面传来的荷载，必须具有足够的强度、稳定性和耐久性。

2.1 一般路基设计

2.1.1 路基的类型和构造

（1）路堤

路基设计标高高于天然地面标高时，需要进行填筑，这种路基形式称为路堤。按填土高度的不同，划分为高路堤、矮路堤和一般路堤。路基边坡坡度取1：1.5和1：1.75，在路基的两侧设置边沟。高路堤的填方数量大，占地多，为使路基稳定和横断面济济合理，可以在适当位置设置挡土墙。为防止水流侵蚀和坡面冲刷，高路堤的边坡采取适当的坡面防护和加固措施。

（2）路堑

路基设计标高低于天然地面标高时，需要进行挖掘，这种路基形式称为路堑。挖方边坡根据高度和岩土层情况设置成直线或折线，一般坡度取1：0.5和1：0.75。挖方边坡的坡脚设置边沟，以汇集和排除路基范围内的地表径流，路堑的上方设置截水沟，以拦截和排除流向路基的地表径流。

（3）半挖半填路基

半挖半填路基兼有路堤和路堑的特点，上述对路堤和路堑的要求均应满足。

2.1.2 设计依据

《公路路基设设计规范》

《公路工程技术标准》

2.1.3 路基填土与压实

（1）填土的选择

路基的强度与稳定性，取决于土的性质和当地的自然因素。并与填土的高度和施

工技术有关。在填土时应综合考虑，据《路基设计规范》可知，二级公路的路基填料最小强度和最大粒径如下表：

路基压实度及填料要求表

（2）不同土质填筑路堤

如透水性较小的土层，位于透水性较大的土层下面，则透水性较小的土层表面应

自填方轴线向两边做成不小于4%的坡度。如透水性较大的土层位于透水性较小的土层下面，则透水性较大的土层表面应做成平台。为了防止雨水冲刷，可覆盖透水性较小的土层。允许使用取土场内上述各种土的天然混合物。水的土与不透水的土，

不能非成层使用，以免在填方内形成水囊。

（3）路基压实与压实度

路堤填土需分层压实，使之具有一定的密实度。土的压实效果同压实时的含水量

有关。对于路基的不同层位应提出不同的压实要求，上层和下层的压实度应高些，中间层可低些。

据《路基设计规范》，高速公路路基压实度应满足下表：

路基压实度（重型）要求表

软土地基，通常情况下地基承载力达不到其上面构造物要求的承载力，或虽在建筑物施工时能达到要求，但在后期使用过程中由于地基本身的原因或水的原因，使地基失稳，

造成路面严重破坏，处理好路基，是设计的重大环节。公路是一条带状的承受动静两种荷载的特殊人工建筑物，由于它分布较广，使用要求较高，因而对地基提出了较高的要求。

本设计所经过的路段除田间地段有淤泥的不良地段外，其它地段的地基承载力很好，地质也良好。对于有淤泥层的地段，由于深度都在3m以内，一般通过清淤泥换填法进行处理。填料采用碎石土，石渣等，其上铺0.5m的砂砾垫层土工隔栅。

对于地质条件差，且在路基范围内有少量地下水渗出的土质地段，边坡采用护面墙进行防护。

2.3 路基防护

路基防护是确保道路全天候使用，使路基不致因地表流和气候变化而失稳的必要工程措施，是路基设计的主要项目之一。

路基的防护的方法，一般可分为坡面防护和冲刷防护两类。坡面防护主要有植物防护和工程防护两类。对于土路堤的坡面铺砌防护工程，最好待填土沉实或夯实后施工，并根据填料的性质及分层情况决定防护方式。铺砌的坡面应预先整平，坑洼处应填平夯实。冲刷防护有间接和直接防护两类。对于冲刷防护，一般在水流流速不大及水流破坏作用较弱地段，可在沿河路基边坡设砌石护坡、石笼和混凝土预制板等。

（1）路堤边坡防护

路堤高度小于3米边坡均直接撒草种防护；路堤高度大于3米均采用方格网植草护坡，具体尺寸见图纸《路堤方格网植草防护图》。

（2）路堑边坡防护

路堑高度小于3米边坡均直接撒草种防护；路堑高度大于3米均采用人字形骨架植草护坡。

2.4 支挡结构设计

（1）挡土墙的用途

挡土墙是用来支撑天然边坡或人工填土边坡以保持土体稳定的建筑物。在公路工程中广泛应用于支挡路堤或路堑边坡、隧道洞口、桥梁两端及河流岸壁等。

（2）挡土墙的类型及适用范围

挡土墙类型分类方法较多，一般以挡土墙的结构形式分类为主，常见的挡土墙形式有：重力式、衡重式、悬臂式、扶壁式、加筋土式、锚杆式和锚定板式。按照墙的设置位置，挡土墙可分为路肩墙、路堤墙、路堑墙和山坡墙。

路肩墙或路堤墙设置在高填路堤或陡坡路堤的下方，可以防止路基边坡或基底滑动，确保路基稳定，同时可以收缩填土坡脚，减少填方数量，减少拆迁和占地面积，以及保护临近线路已有的重要建筑物。

路堑挡土墙设置在堑坡底部，主要用于支撑开挖后不能自行稳定的边坡，同时可减少挖方数量，降低边坡高度。

（3）本路段挡土墙设置

在路段K0+960～K1+100右侧，为收缩坡脚、加强路基的稳定性，设置挡土墙长140m，高2～4m，具体布置及构造见《挡土墙布置图》和《挡土墙构造图》。

（4）挡土墙排水设施

挡土墙的排水处理是否得当，对岩石或土坡的稳定性影响很大，直接影响到挡土墙的安全与使用效果。挡土墙的排水设施通常由地面排水和墙身排水组成。地面排水，主要是防止地表水渗入墙背填料或地基。因此，可设置地面排水沟以截留地表水。夯实回填土顶面和地表松土，以减少雨水和地面水下渗，必要时应加设铺砌，采取封闭处理。为防止地表水渗入地基，可夯实墙前回填土及加固边沟等。墙身排水，主要是为了迅速排除墙后积水。通常是在非干砌的挡土墙墙身的适当高度处设置一排或数排泄水孔。设计中采用10×10cm的方形孔，间距为2m。最下一排泄水孔的底部距地面30cm。

沉降缝和伸缩缝：为防止因地基不均匀沉陷而引起墙身开裂，应根据地基地质条件及墙高、墙身断面的变化情况，设置沉降缝。为了减少圬工砌体因硬化收缩和温度变化作用而产生裂缝，须设置伸缩缝。

通常，把沉降缝和伸缩缝结合在一起，统称为变形缝。设计中，沿墙身10m设置一道变形缝，缝宽20mm，缝内沿墙内、外、顶三边填塞沥青麻筋，塞入深度不应小于15cm。

（5）挡土墙施工注意事项

①施工前应做好地面排水工作，保持基坑干燥；

②基坑开挖后，若发现地基与设计情况有出入，应按实际情况调整设计；

③墙趾部分的基坑，在基础施工完后应及时回填夯实，并做成不小于4%外倾斜坡，以免积水下渗，影响墙身的稳定；

④浆砌挡土墙的砂浆水灰比必须符合要求，灰浆应填塞饱满，浆砌挡土墙应错缝砌筑，填缝必须紧密，不得做成水平通缝，墙趾台阶转折处，不得做成竖直通缝；

⑤墙体应达设计强度的75%以上，方可回填墙后填料；

⑥回填前，应确定填料的最佳含水量和最大干密度，根据碾压机具和填料性质，分层

填筑压实，压实度应满足设计要求；

⑦墙后回填必须均匀摊铺平整，并设不小于3%的横坡，利于排水。墙背1.0m范围内，不得有大型机械行驶或作业，防止碰坏墙体，并用小型压实机碾压，分层厚度不得超过0.2m。

⑧墙后地面坡度陡于1：5时，应先处理填方基底（如铲除草皮，开挖台阶等）再填土，以免顺原地面滑动。

2.5 路面结构设计

2.5.1. 路面结构组成

⑴面层

面层是直接承受车辆荷载作用及大气降水和温度变化影响的路面结构层次，并为车辆提供行驶表面，直接影响行车的安全性、舒适性和经济性。因此，面层应具有足够的结构强度，抗变形能力，较好的水稳定性和温度稳定性，而且应当耐磨，不透水；其表面还有良好的抗滑性和平整度。面层可由一层或多层组成；其上层可为磨耗层，其下层可为承重层、连接层或整平层。修筑面层所用的材料主要有：水泥混凝土、沥青混凝土、沥青碎石混合料等。

⑵基层

基层主要承受由面层传来的车辆荷载的垂直力，并扩散到下面的垫层和土基中去。它应具有足够的强度和刚度，具有良好的扩散应力的能力及足够的水稳定性。基层厚度大时，可设为两层，分别称为上基层和底基层，并选用不同强度或质量要求的材料。修筑基层所用的材料主要有：各种结合稳定土、天然砂砾，各种碎石和砾石、片石，各种工业废渣等。

⑶垫层

垫层介于土基与基层之间，将基层传下来的车辆荷载应力加以扩散，以减小土基产生的应力和变形，阻止路基土挤入基层中，影响基层结构的性能。修筑垫层的材料强度不一定要高，但水稳定性和隔温性能要好，常用的材料有：砂、砾石、炉渣、水泥或石灰稳定土等。

2.5.2 路面类型

按面层所用的材料来分，有水泥混凝土路面、沥青路面、砂石路面等。高等级公路路面的特点是强度高、刚度大、稳定好、使用寿命长，能适应较繁重的交通量，一般采用水泥混凝土路面或沥青路面。

2.5.3 沥青路面设计

2.5.3.1 设计资料

⑴交通量年平均增长率按r=7%计，路段属平原微丘，西南潮暖区（V2区） ⑵初始年交通量如下表：

交通量组成表

按设计弯沉值计算设计层厚度 :

LD= 33.1 (0.01mm)

H( 4 )= 15 cm LS= 34.9 (0.01mm)；H( 4 )= 20 cm LS= 30.9 (0.01mm)； H( 4 )= 17.3 cm(仅考虑弯沉)

按容许拉应力验算设计层厚度 :

H( 4 )= 17.3 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求)

H( 4 )= 17.3 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求)

H( 4 )= 17.3 cm(第 3 层底面拉应力验算满足要求)

H( 4 )= 17.3 cm(第 4 层底面拉应力验算满足要求)

路面设计层厚度 :

H( 4 )= 17.3 cm(仅考虑弯沉)； H( 4 )= 17.3 cm(同时考虑弯沉和拉应力)。 根据上述结果，干燥状态下取二灰土厚度H( 4 )=18cm。

② 中湿状态

按设计弯沉值计算设计层厚度 :

LD= 33.1 (0.01mm)

H( 4 )= 15 cm LS= 37.1 (0.01mm)；H( 4 )= 20 cm LS= 32.7 (0.01mm)； H( 4 )= 19.5 cm(仅考虑弯沉)

按容许拉应力验算设计层厚度 :

H( 4 )= 19.5 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求)

H( 4 )= 19.5 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求)

H( 4 )= 19.5 cm(第 3 层底面拉应力验算满足要求)

H( 4 )= 19.5 cm(第 4 层底面拉应力验算满足要求)

路面设计层厚度 :

H( 4 )= 19.5 cm(仅考虑弯沉)；H( 4 )= 19.5 cm(同时考虑弯沉和拉应力)。 根据上述结果，中湿状态下取二灰土厚度H( 4 )=20cm。

⑼确定路面结构

①干燥状态

---------------------------------------

中粒式沥青混凝土 5 cm

---------------------------------------

粗粒式沥青混凝土 7 cm

---------------------------------------

水泥稳定碎石 20 cm

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石灰水泥粉煤灰土 18 cm

---------------------------------------

土基

②中湿状态

---------------------------------------

中粒式沥青混凝土 5 cm

---------------------------------------

粗粒式沥青混凝土 7 cm

---------------------------------------

水泥稳定碎石 20 cm

---------------------------------------

石灰水泥粉煤灰土 20 cm

---------------------------------------

土基

2.5.4 水泥路面设计

2.5.4.1 设计资料

⑴交通量年平均增长率按r=7%计，路段属平原微丘，西南潮暖区（V2区） ⑵初始年交通量如下表：

交通量组成表

其中，小汽车的前后轴都小于两吨，在路面设计中因其轴载太小无需考虑。

确定路面结构

①干燥状态

---------------------------------------

普通水泥混凝土 24cm

----------------------------------

5%水泥稳定碎石 20cm

----------------------------------

石灰水泥粉煤灰土 15cm

----------------------------------

土基

②中湿状态

---------------------------------------

普通水泥混凝土 24cm

----------------------------------

5%水泥稳定碎石 20cm

----------------------------------

石灰水泥粉煤灰土 18cm

----------------------------------

土基

2.5.5 路面比选

两种路面的优缺点对比分析

（1）沥青路面的优缺点

优点：

①沥青路面由于车轮与路面两级减振，因此行车舒适性好、噪音小；

②柔性路面对路基、地基变形或不均匀沉降的适应性强；

③沥青路面修复速度快，碾压后即可通车。

缺点：

①压实的混合料空隙率大，耐水性差，宜产生水损坏，一个雨季就可能造成路面大量破损；

②沥青材料的温度稳定性差，脆点到软化点之间的温度区间偏小，包不住天然高低温度，冬季易脆裂，夏季易软化；

③沥青是有机高分子材料，耐老化性差，使用数年后，将产生老化龟裂破坏； ④平整度的保持性差，不仅沉降会带来平整度劣化，而且材料软化会形成车辙。

（2）水泥混凝土路面的优缺点

优点：

①水稳定性较高，在暴雨及短期浸水条件下，路面可照常通行；

②温度稳定性高，无车辙现象；

③水泥混凝土是无机胶凝材料，主要水化产物水化硅酸钙既是其强度的主要来源，既耐老化，又无污染。但在更长时期，会与所有岩石一样，产生风化现象，水泥石风化与沥青老化相比，时间长10倍以上，不构成工程问题；

④平整度的保持期长；

⑤在相同技术和工艺水平下，水泥路面大修前的使用年限长。

缺点：

① 在相同平整度条件下，由于刚性路面不减振，因此行车舒适性不及沥青路面；噪音较大，我国对低噪音水泥路面尚未开展研究和应用；

②在路基、地基变形或不均匀沉降条件下，易形成脱空，附加应力很大，极易产生断裂破坏，对路基稳定性要求高，对不均匀沉降的适应性差。

③水泥路面强度高、硬度大，即使断板后也难于清除，修复难度大，新浇筑面板的养护期较长。

鉴于沥青路面对公路周围的土地、地下水等会造成污染，造价要高于水泥路面；而修建水泥路面能促进当地经济的发展，带动当地经济发展，也提升当地水泥的质量和知名度，所以选择修建水泥路面。

2.6 路基土石方数量计算及调配

路基土石方是公路工程的一项主要工程量，在公路设计和路线方案比较中，路基土石方数量的多少是评价公路侧设质量的主要技术经济指标之一。在编制公路施工组织计划和工程概预算时，还需要确定分段和全线的路基上石方数量。

地面形状是很复杂的，填挖方不是简单的几何体，所以其计算只能是近似的，计算的精确度取决于中桩间距、测绘横断面时于点的密度和计算公式与实际情况的接近程度等。计算时一般应按工程的要求，在保证使用的前提下力求简化。

2.6.1 横断面面积计算

路基填挖的断面积，是指断面图中原地面线与路基设计线所包围的面积，高于地面线者为填，低于地面线者为挖，两者应分别计算，下面介绍几种常用的面积计算方法。

①积距法：适用于不规则图形面积计算

把横断面图划分成若干条等宽的小条，累加每一小条中心处的高度，再乘以条宽即为该图形的面积。

将断面按单位横宽划分为若干个梯形与三角形条块，每个小条块的近似面积为： Fi=bhi

则横断面面积：

当b=1m时，则F在数值上就等于各小小条块平均高度之和Σhi。

要求得Σhi的值，可以用卡规逐一量取各条块高度的累积值。当面积较大卡规张度不

够用时，也可用米厘方格纸折成窄条代替卡规量取积距，用积距法计算面积简单、迅速。若地面线较顺直，也可以增大b的数值，若要进一步提高精度，可增加测量次数最后取其平均值。

②坐标法

已知断面图上各转折点坐标（xi，yi），则断面面积为：

A = [∑（xi yi+1-xi+1yi ) ] 1/2

坐标法的精度较高，适宜于用计算机计算。

计算横断面面积还有几何图形法、数方格法、求积仪法等。

2.6.2 土石方数量计算

若相邻两断面均为填方或均为挖方且面积大小相近，则可假定两断面之间为一棱柱体其体积的计算公式为：

V=（A1+A2） L 2

式中：V——体积，即土石方数量（m3）；

F1、F2——分别为相邻两断面的面积（m2）；

L——相邻断面之间的距离（m）。

此法计算简易，较为常用，一般称之为“平均断面法”。

土石方数量计算应注意的问题：

（1）填挖方数量分别计算，（填挖方面积分别计算）；

（2）土石方应分别计算，（土石面积分别计算）；

（3）换土、挖淤泥或挖台阶等部分应计算挖方工程量，同时还应计算填方工程量；

（4）路基填、挖方数量中应考虑路面所占的体积，（填方扣除、挖方增加）；

（5）路基土石方数量中应扣除大中桥所占的体积，小桥及涵洞可不予考虑。

2.6.3 路基土石方调配

土石方调配的目的是为确定填方用土的来源、挖方弃土的去向：以及计价土石方的数量和运量等。通过调配合理地解决各路段土石方平衡与利用问题，使从路堑挖出的土石方，在经济合理的调运条件下移挖作填，达到填方有所“取”，挖方有所“用”，避免不必要的路外借土和弃上，以减少占用耕地和降低公路造价。

填方土源：附近挖方利用

借土

挖方去向：调往附近填方

弃土

（一）土石方调配原则

（1）就近利用，以减少运量：在半填半挖断面中，应首先考虑在本路段内移挖作填进行横向平衡，然后再作纵向调配，以减少总的运输量。

（2）不跨沟调运：土石方调配应考虑桥涵位置对施工运输的影响，一般大沟不作跨越调运。

（3）高向低调运：应注意施工的可能与方便，尽可能避免和减少上坡运土；位于山坡上的回头曲线段优先考虑上线向下线的土方竖向调运。

（4）经济合理性： 应进行远运利用与附近借土的经济比较（移挖作填与借土费用的比较）。

远运利用的费用：运输费用、装卸费等

借土费用：开挖费用、占地及青苗补偿费用、弃土占地及运费

为使调配合理，必须根据地形情况和施工条件，选用适当的运输方式，确定合理的经济运距，用以分析工程用土是调运还是外借。

土方调配“移挖作填”固然要考虑经济运距问题，但这不是唯一的指标，还要综合考虑弃方或借方占地，赔偿青苗损失及对农业生产影响等。有时移挖作填虽然运距超出一些：运输费用可能稍高一些，但如能少占地，少影响农业生产，这样，对整体来说也未必是不经济的。

（5）不同的土方和石方应根据工程需要分别进行调配，以保证路基稳定和人工构造物的材料供应。

（6）土方调配对于借土和弃土应事先同地方商量，妥善处理。借土应结合地形、农田规划等选择借土地点，并综合考虑借土还田，整地造田等措施。弃土应不占或少占耕地，在可能条件下宜将弃土平整为可耕地，防止乱弃乱堆，或堵塞河流，损坏农田。

（二）土石方调配方法

土石方调配方法有多种，如累积曲线法、调配图法及土石方计算表调配法等，目前生产上多采用土石方计算表调配法，该法不需绘制累积曲线图与调配图，直接可在土石方表上进行调配，其优点是方法简捷，调配清晰，精度符合要求。该表也可由计算机自动完成。具体调配步骤是：

（1）土石方调配是在土石方数量计算与复核完毕的基础上进行的，调配前应将可能影响运输调配的桥涵位置、陡坡、大沟等注在表旁，供调配时参考。

（2）弄清各桩号间路基填挖方情况并作横向平衡，明确利用、填缺与挖余数量。

（3）在作纵向调配前，应根据施工方法及可能采取的运输方式定出合理的经济运距，供土石方调配时参考。

（4）根据填缺挖余分布情况，结合路线纵坡和自然条件，本着技术经济和支农的原则，具体拟定调配方案。方法是逐桩逐段地将毗邻路段的挖余就近纵向调运到填缺内加以利用，并把具体调运方向和数量用箭头标明在纵向利用调配栏中。

（5）经过纵向调配，如果仍有填缺或挖余，则应会同当地政府协商确定借土或弃土地点，然后将借土或弃土的数量和运距分别填注到借方或废方栏内。

（6）土石方调配后，应按下式进行复核检查：

横向调运十纵向调运十借方=填方

横向调运十纵向调运十弃方=挖方

挖方十借方=填方十弃方

以上检查一般是逐页进行复核的，如有跨页调配，须将其数量考虑在内，通过复核可以发现调配与计算过程有无错误，经核证无误后，即可分别计算计价上石方数量、运量和运距等，为编制施工预算提供上石方工程数量。

（三）关于调配计算的几个问题

（1）经济运距

填方用土来源，一是路上纵向调运，二是就近路外借土。一般情况调运路堑挖方来填筑距离较近的路堤还是比较经济的。但如调运的距离过长，以致运价超过了在填方附近借土所需的费用时，移挖作填就不如在路堤附近就地借土经济。因此，采取“调”还是“借”有个限度距离问题，这个限度距离即所谓“经济运距”，其值按下式计算：

经济运距 L经 = B+ L免 T

式中：B——借土单价（元／m3）；

T——远运运费单价（元／m3·km）；

L兔——免费运距（km）。

由上可知，经济运距是确定借土或调运的限界，当调运距离小于经济运距时，采取纵向调运是经济的，反之，则可考虑就近借土。

（2）平均运距

土方调配的运距，是指从挖方体积的重心到填方体积的重心之间的距离。在路线工程中为简化计算起见，这个距离可简单地按挖方断面间距中心至填方断面间距中心的距离计算，称平均运距。

在纵向调配时，当其平均运距超过定额规定的免费运距，应按其超运运距计算土石方运量。

（3）运量

土石方运量为平均运距与土石方调配数量的乘积。单位：m3·km

在生产中，工程定额是将平均运距每10m划为一个运输单位，称之为“级”，20m为两个运输单位，称为二级，余类推，在土方计算表内可用符号①、②表示，不足10m时，仍按一级计算或四舍五人。于是：

总运量=调配（土石方）方数×n

式中：n——平均运距单位（级），其值为：

n = （L - L免）/ A

其中：L ——平均运距；

L免——免费运距。

在土石方调配中，所有挖方无论是“弃”或“调”，都应予以计价。但对于填方则不然，要根据用土来源来决定是否计价。如果是路外借土，那当然要计价，倘若是移挖作填调配利用，则不应再计价，否则形成双重计价。因此计价土石方必须通过土石方调配表来确定其数量为：

计价土石方数量=挖方数量十借方数量

一般工程上所说的土石方总量，实际上是指计价土石方数量。一条公路的土石方总量，一般包括路基工程、排水工程、临时工程、小桥涵工程等项目的土石方数量。对于独立大、中桥梁、长隧道的土石方工程数量应另外计算。

具体计算及调配见《路基土石方数量计算及调配表》

3 排水设计

3.1 公路排水设计的内容

公路排水设计可划分为四部分：

（1）横向穿越路界排水——由涵洞、桥梁引排穿越路界的溪流、河道中的水；

（2）路界表面排水——指公路用地范围内的表面排水，包括路面排水、中间带排水、

坡面排水和由相邻地带或交叉道路流入路界内的排水等；

（3）路面结构内部排水——通过裂缝、接缝或面层空隙下渗到路面结构（面层、基层

和垫层）内部，或者由地下水或道路两侧滞水浸入路面内部的水分的排除或疏干；

（4）地下排水——危及路基稳定或影响路基强度的含水层地下水的排除或疏干。

3.2 设计依据

《公路路基设设计规范》

《公路排水设计规范》

《公路工程技术标准》

3.3 路基排水设计

3.3.1 地表排水设备的类型

（1）边沟：设置在挖方路基的路肩外侧，或低路堤的坡脚外侧，用以汇集和排除路基范围内和流向路基的少量地面水。

（2）排水沟：用来引出路基附近低洼处积水的人工沟渠。

3.3.2 边沟设计

挖方路基及填土高度低于路基设计要求的临界高度的路堤，在路肩外缘均应设计纵向人工沟渠，称之为边沟，其主要功能在于排泄路基用地范围内地面水。边沟内侧边坡坡度按土质类别采用1：1.0～1：1.5；梯形边沟的底宽和深度不应小于0.4m。边沟的纵坡度应尽量与路线纵坡保持一致。当路线纵坡坡度小于沟底所必需的最小纵坡坡度时，边沟应采用沟底最小纵坡坡度，并缩短边沟出水口的间距。

边沟出水口的间距，一般地区不宜超过500m,多雨地区不宜超过300m。边沟出水口的排放应结合地形、地质条件及桥涵水道位置，引排到路基范围外，使之不冲刷路堤坡脚。

（1）设计流量的确定采用公式

Q=16.67qF （3-1）

式中：Q——设计流量 m3；

q——设计重现期和降雨历时内的平均降雨强度 ，min；

——径流系数；

F——汇水面积 ,km2。

3.3.3 排水沟设计

排水沟主要用于排泄来至边沟、截水沟或其他水源的水流，以形成整个排水系统。排水沟的平面布置，取决于排水要求与当地地形。排水沟的布置，必须结合地形自然条件，因势利导，平面上力求短捷平顺，以直线为宜，必须转向时，尽量采用较大半径（10～20m以上），徐缓改变方向，保证水流舒畅；纵面上控制最大和最小纵坡，以1%～3%为宜，纵坡大于3%，需要加固，大于7%，则应改用急流槽。

（1）排水沟断面形式：

排水沟一般为梯形断面，其大小应根据流量确定，深度与宽度不小0.5米。排水沟边坡视土质而异，一般在1：1-1：1.5。

排水沟沟底纵坡不小于0.5%，在特殊情况下允许减小到0.2%。

（2）排水沟的平面线形：

排水沟应尽量采用直线，如必须转弯时，其半径不小于10-20米，排水沟的长度根据实际需要而定，通常在500米以内。

（3）排水沟与水道的衔接。

排水沟采用梯形断面，h=0.5m,b=0.5m,边坡率m=1。水文水力计算同边沟，在此不另行计算。

3.4 路面排水设计

路面排水由路面横坡、路肩纵坡、拦水带或路肩矩形边沟，路肩排水沟、泄水口和急流槽等组成。路面排水设施的设计，按暴雨强度采用当地任意连续30min的最大径流厚度（mm）。路面排水设计重现期规定：高速公路3—5年，一级公路2—3年，二级公路1—2年。

3.4.1 路面表面排水

路面表面排水的主要任务是迅速把降落在路面和路肩表面的降水排走，以免造成路面积水而影响安全。